(57)【要約】【課題】分割コアタイプのステータコアを有する回転電機において、コイルからステータコアに伝達した熱をモータ外部へ効率よく放熱させることができる回転電機を提供する。【解決手段】本発明に係る回転電機は、ティース部１８にコイル２２が巻回される複数の分割コア１２、および分割コア１２を円環状に連ねて配列した状態で外周から締め付けて各分割コア１２を締結する筒状のリング部材１４を含んで構成されるステータコア１０と、リング部材１４の外周に接触配置されてリング部材１４から伝達される熱を外部へ放熱するケース部材２４とを備える。リング部材１４とケース部材２４との接触部には、互いに嵌合接触する突条３２および溝部３４からなる伝熱部３０が形成されている。【選択図】図４
2010022171.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティース部にコイルが巻回される複数の分割コア、および分割コアを円環状に連ねて配列した状態で外周から締め付けて各分割コアを締結する筒状の締結部材を含んで構成されるステータコアと、締結部材の外周に接触配置されて締結部材から伝達される熱を外部へ放熱する放熱部材とを備え、
締結部材と放熱部材との接触部には、互いに嵌合接触する突条および溝部からなる伝熱部が形成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
伝熱部は、回転電機を前記軸方向と直交する方向で見た投影面上でステータコアの軸方向と交差する方向に延伸形成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載の回転電機において、
伝熱部は、締結部材と放熱部材とを連結固定するねじ部として形成されることを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１に記載の回転電機において、
伝熱部は、前記軸方向に沿って延伸形成されるとともに、周方向全周にわたって多数並設されていることを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に係り、特に、ティース部にコイルが巻回された複数の分割コアを円環状に締結して構成されるステータコアを有する回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車輪の駆動力源としてエンジンとモータとを併用することができるハイブリッド自動車が知られている。ハイブリッド車では、三相交流永久磁石型モータが一般に用いられる。この三相交流永久磁石型モータは、回転子と固定子を有する。回転子またはロータは、外周面またはその近傍の内部に永久磁石を固定した略円柱状をなし、軸方向両端面からそれぞれ突設される回転軸を中心に回転可能に支持されている。
【０００３】
固定子またはステータは、ロータの外周に配置される円環状をなす例えば電磁鋼材製のステータコアを含む。ステータコアは、周方向に均等に配置されるととともに径方向内側に向かって突出形成される電磁鋼材からなるティース部を有する。これらのティース部には、例えばエナメル線等の導線が巻かれなるコイルがそれぞれ巻回されている。これらのコイルに三相交流電圧を印加することによってステータコアの内側において周方向に回転するように強度および磁極が変動する磁界が形成され、この磁界の作用によって永久磁石を含むロータが回転駆動されるようになっている。
【０００４】
また、上記ステータコアについては、一体成形されたものではなく、それぞれティース部を有する複数の分割コアを円環状に組み立てて締結部材を使って締結するタイプのものが知られている。このような分割コアタイプのステータコアでは、一体成形タイプに比べて、各分割コアを比較的簡単に精度良く製造できるとともに、予めティース部にコイルを巻回した分割コアを組み立ててステータコアを構成できるのでコイルの巻回作業も容易となる利点がある。
【０００５】
上記ロータおよびステータからなるモータにおいて、ステータコアのコイルに電流が流れるとコイルが発熱することによってステータコアの温度が上昇する。この温度上昇によってステータコア内部を通る磁束密度が減少して磁界強度の低下を招き、モータの作動効率が低下するという問題がある。そのため、モータの作動効率の維持および向上を図るには、コイルの通電によって生じる熱をモータ外部へ如何に効率よく放熱するかが重要になる。
【０００６】
ここで、特許文献１には、複数の分割片１２Ｃを周方向に並べて円環状に配列し、その外周に配置した円筒状の環状部材１８で前記各分割片１２Ｃを径方向外側から締め付けて保持することで固定子コア１２を構成し、この固定子コア１２の外周に例えば樹脂からなる保持部材３０を介して円筒状のケース２０が固定される回転電機が記載れている。
【０００７】
特許文献２には、複数の分割コア１２が円環状に配列されたときに円環外周面に雄ねじが構成されるように分割コア１２の外周面にねじ溝を形成してあり、一方、円環状に配列された各分割コア１２を外側から締め付けて保持するための円筒状ハウジング１１の内面には雌ねじが形成されており、このハウジング１１を２分割して上記円環状に配列された各分割コア１２の外周雄ねじに相対する方向からねじ込むことにより、各分割コア１２の締結を行うようにした回転電機が記載されている。
【０００８】
特許文献３には、円環状をなすステータ３の外周面に、軸方向にそれぞれ延在する複数の凹部３ｃを周方向に並設するとともに、ステータ３の外周に嵌合させる円筒状ハウジング２の内周面に、軸方向にそれぞれ延在する複数の凸部２ｃを周方向に並設し、上記各凹部３ｃおよび凸２ｃ部が互いに係合するようにハウジング２がステータ３の外周部に焼嵌め固定されるモータが記載されている。
【０００９】
特許文献４には、放熱凹部２７，３７と放熱凸部２８，３８とが軸方向および周方向のそれぞれに交互に形成されているステータコアを備える回転電機が記載されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−４９８３８号公報
【特許文献２】特開２００７−２５２０４０号公報
【特許文献３】特開２００７−２５９５６０号公報
【特許文献４】特開２００６−１４４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１の回転電機では、分割コアタイプの固定子コアとモータケースとの間に樹脂製の保持部材が介在しているため、この保持部材によって固定子コアからモータケースへの伝熱が阻害されることになる。
【００１２】
また、上記特許文献２の回転電機は、複数の分割コアを円筒状ハウジングによって円環状に締結する際に各分割コアの外周面とハウジング内面とにそれぞれ形成されたねじを用いて各分割コアとハウジングとを組み付けるものであるが、ハウジングのさらに外周に設けられるケース部材からモータ外部への放熱については何ら考慮されていない。
【００１３】
さらに、上記特許文献３のモータでは、一体成形タイプの円環状ステータの外周面と、その外周に配置される円筒状ハウジングの内周面に、互いに係合する凹凸部を設けることで伝熱面積を増加させてモータの放熱効率を向上させているが、一体成形タイプのステータにおいて各ティース部間を連結する円筒部分に前記凹部を形成すると磁路断面積を減少させてしまうことなるという問題がある。
【００１４】
さらにまた、特許文献４の回転電機では、ステータコアの外周に多数の放熱凹部および放熱凹部を軸方向と周方向とに交互に出現するように形成することで、ステータコアの放熱面となる外周面積を増加させているが、ステータコアの外周はモータケースに対して非接触に配置されているため（図１参照）、モータ外部への放熱効率の向上については難点がある。
【００１５】
本発明の目的は、分割コアタイプのステータコアを有する回転電機において、コイルからステータコアに伝達した熱をモータ外部へ効率よく放熱させることができる回転電機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明に係る回転電機は、ティース部にコイルが巻回される複数の分割コア、および分割コアを円環状に連ねて配列した状態で外周から締め付けて各分割コアを締結する筒状の締結部材を含んで構成されるステータコアと、締結部材の外周に接触配置されて締結部材から伝達される熱を外部へ放熱する放熱部材とを備え、締結部材と放熱部材との接触部には、互いに嵌合接触する突条および溝部からなる伝熱部が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る回転電機において、伝熱部は、回転電機を前記軸方向と直交する方向で見た投影面上でステータコアの軸方向と交差する方向に延伸形成されていてもよい。この場合、伝熱部は、締結部材と放熱部材とを連結固定するねじ部として形成されてもよい。
【００１８】
また、本発明に係る回転電機において、伝熱部は、前記軸方向に沿って延伸形成されるとともに、周方向全周にわたって多数並設されていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る回転電機によれば、複数の分割コアを締結部材によって円環状に締結してなるステータコアの前記締結部材とその外周に接触配置される放熱部材との間の接触部に、互いに嵌合接触する突条および溝部からなる伝熱部が形成されていることで、締結部材と放熱部材との間の伝熱面積が増大してステータコアから放熱部材への伝熱効率が向上し、これにより放熱部材を介してモータ外部への放熱を効果的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態である回転電機１を構成するステータコア１０の平面図、図２はステータコア１０の側面図、図３はステータコア１０を構成する分割コア１２の斜視図である。ステータコア１０は、例えば電磁鋼材から形成されており、円環状に連ねて配列される複数（図１の例では１２個）の分割コア１２と、各分割コア１２を径方向内側へ締め付けて各分割コア１２を締結する円筒状のリング部材（締結部材）１４とを含む。以下の説明において「軸方向」とは、円環状をなすステータコア１０の中心軸Ｃに一致するか沿う方向をいい、「径方向」とは前記軸方向に直交する方向をいう。
【００２２】
分割コア１２は、図３にも示されるように、連ねて配列されることにより外周面が円柱状をなすこととなる略台形状の軸上下端面を有するヨーク部１６と、ヨーク部１６と一体成形されて径方向内側に突出する略直方体状のティース部１８とを有し、ティース部１８の径方向最内部には周縁部がティース部１８の外形輪郭よりも大きい略矩形状のフランジ部２０が一体成形または固定されている。
【００２３】
分割コア１２のティース部１８の周囲には、エナメル線のような導線を幾重にも巻き付けて構成されるコイル２２が巻回されている。コイル２２は、分割コア１２が円環状に組み立てられる前に、各分割コア１２について個々に配置されるので、一体成形されたステータコアの複数のティース部にコイル２２を後から巻回するのに比べて、コイル２２の巻回または配置が容易に行える利点がある。
【００２４】
また、ティース部１８の端部に設けられるフランジ部２０は、コイルが軸方向内側に移動するのを規制している。ただし、分割コア１２においてフランジ部２０は、必須のものではなく、省略されてもよい。
【００２５】
さらに、分割コア１２において、ティース部１８に巻回されるコイル２２とヨーク部１６との間には、樹脂製の絶縁シート２１を介在させてある。これにより、コイル２２とヨーク部１６間の絶縁をより確実にしている。
【００２６】
それぞれのティース部１８にコイルが巻回された複数の分割コア１２が図示しない冶具や内部型等を用いて円環状に配列された状態で、その外周に円筒状の焼嵌めや圧入等によってリング部材１４が配置されて、ステータコア１０が構成される。その後、ステータコア１０のリング部材１４の外周に、金属製で円筒状をなすケース部材（放熱部材）２４が例えば焼嵌め等の方法によって接触配置される。リング部材１４とケース部材２４との接触部の詳細については、後述する。
【００２７】
ステータコア１０の内部には、回転子またはロータ２６が配置される。ロータ２６は、各分割コア１２のフランジ部２０と非接触となるような直径を有する略円柱状をなし、ステータコア１０と同心上に配置される。また、ロータ２６の軸方向両端面からは回転軸２８がそれぞれ突出形成されている。各回転軸２８は、ケース部材２４の軸方向両端部にボルト等によってそれぞれ取り付けられるモータ端部ケース部材（図示せず）に固定されるベアリングによって回転可能に支持され、これによりロータ２６がステータコア１０内において回転できるようになっている。
【００２８】
なお、ロータ２６には永久磁石が固定されているが、永久磁石はロータ外周面に露出した状態が固定されていてもよいし、あるいは、外周面近傍のロータ内部に埋設固定されていてもよい。
【００２９】
図２に示すように、ステータコア１０において、各コイル２２の軸方向の両端部は、リング部材１４の軸方向端部から突出するコイルエンド部２３を構成している。このコイルエンド部２３を覆って絶縁性樹脂モールディング２９が施されている。この樹脂モールディング２９は、リング部材１４の内側において各分割コア１２のコイル２２間にも入り込んで成形されており、これにより隣接する各コイル２２間の絶縁を確実なものにできる。
【００３０】
図４は、図１におけるＡ−Ａ断面を示すが、樹脂モールディング２９の図示は省略されている。リング部材１４は、伝熱性が良好な金属材料で形成されており、複数の分割コア１２を締結するとともに、コイル２２に電流が流れるときに発生する熱を分割コア１２からケース部材２４へと伝達する機能も有する。ケース部材２４もまた、伝熱性が良好な金属材料で形成されており、ステータコア１０を収容するハウジングとして機能するとともに、リング部材１４から伝達した熱をモータ外部に放熱する放熱部材としても機能する。
【００３１】
リング部材１４とケース部材２４との接触部、すなわちリング部材１４の外周面およびケース部材２４の内周面には、互いに嵌合接触する突条および溝部からなる伝熱部３０が形成されている。より詳細には、リング部材１４の外周面に略三角状断面を有する突条３２が形成されており、ケース部材２４の内周面に上記突条とほぼ一致するＶ字条断面の溝部３４が形成されている。ただし、逆の見方をすれば、リング部材１４の外周面にＶ字状断面の溝部が形成され、ケース部材２４の内周面に略三角状断面の突条が形成されていると見ることもできる。
【００３２】
上記突条３２は、軸方向に隣接して多数形成されており、上記溝部３４も同様に、軸方向に隣接して多数形成されている。これらの突条３２および溝部３４が互いに嵌合接触することで、上記伝熱部３０を構成している。また、突条３２および溝部３４は、回転電機の側方（矢印Ｂ方向）から見た投影面上でステータコア１０の軸方向と交差する方向に延伸形成されている。さらに、突条３２および溝部３４は、上記投影面上において、直線状に形成されていてもよいし、あるいは、曲線状に形成されてもよい。
【００３３】
ここで、「交差する方向」には、軸方向に沿う方向以外のすべての方向が含まれるものである。したがって、上記投影面上において、突条３２および溝部３４は、ステータコア１０の中心軸Ｃに対して直交する方向、換言すれば突条３２および溝部３４が周方向に延伸形成されていてもよいし、あるいは、上記中心軸Ｃに直交する方向に対して傾斜する方向に延伸形成されてもよい。図５はケース部材２４を内側から見た部分平面図であり、同図（ａ）は溝部３４（およびこれに嵌合する突条３２）が中心軸Ｃ方向に直交する方向に延伸形成されている様子を例示し、同図（ｂ）は溝部３４（およびこれに嵌合する突条３２）が中心軸Ｃ方向に対して傾斜する方向に延伸形成されている様子を例示する。
【００３４】
また、上記突条３２および溝部３４は、それぞれ独立して複数形成されていてもよいし、あるいは、らせん状に１本につながったねじ山およびねじ溝として形成されてもよい。このように、突条３２および溝部３４を互いに螺合可能なねじ部として形成すれば、ステータコア１０にケース部材２４を取り付ける際に図４において上方からケース部材２４をねじ込んでいって、リング部材１４の外周下部に設けたねじ止め部３６に当接するまで締め付けることによって、ケース部材２４がリング部材１４、すなわちステータコア１０に連結固定されることなる。
【００３５】
このように、上記ステータコア１０およびケース部材２４を含む回転電機によれば、複数の分割コア１２をリング部材１４によって円環状に締結してなるステータコア１０の上記リング部材１４とその外周に接触配置されるケース部材２４との間の接触部に、互いに嵌合接触する突条３２および溝部３４からなる伝熱部３０が形成されていることで、リング部材１４とケース部材２４との間の伝熱面積が増大してステータコア１０からケース部材２４への伝熱効率が向上し、これによりケース部材２４を介してモータ外部への放熱を効果的に行うことができる。
【００３６】
また、上記突条３２および溝部３４からなる伝熱部３０をねじ部として構成すれば、焼嵌め、圧入、ボルト締結等の方法によらずに、ケース部材２４をねじ込んで締め付けるだけでステータコア１０に対して容易に連結固定することができる。
【００３７】
なお、上記において、互いに嵌合接触する突条３２および溝部３４は、ぞれぞれ、軸方向に隙間無く隣接して形成されているように例示したが、これに限定されるものではなく、突条３２および溝部３４は軸方向に沿った周面からなる間隔をあけて形成されてもよい。また、突条３２および溝部３４の各断面形状は、略三角形状に限定されるものではなく、互いに嵌合することで接触面積が増大すれば例えば半円状等の他の形状であってもよい。
【００３８】
次に、図６を参照して別の実施形態の回転電機２について説明する。この別実施形態の回転電機では、上記ステータコア１０およびケース部材２４を含む回転電機１に対して、ステータコア１０とケース部材２４との間の接触部である伝熱部の構成だけが相違する。したがって、上記ステータコア１０およびケース部材２４等の同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略することとし、上記相違点についてのみ説明する。
【００３９】
図６は、図１における領域Ｄの部分拡大平面図である。この実施形態では、リング部材１４の外周面に形成される突条３２とこれに嵌合接触するようにケース部材２４の内周面に形成される溝部３４とが、軸方向すなわちステータコア１０の中心軸Ｃ方向に沿って延伸形成されている。また、これら突条３２および溝部３４は、分割コア１２のティース部１８の位置にかかわらず、周方向全体にわたって多数形成されている。この場合、ケース部材２４は、ステータコア１０の外周を構成するリング部材１４に対して、焼嵌めまたは圧入等の方法によって固定される。
【００４０】
このように、互いに嵌合接触する突条３２および溝部３４を軸方向に沿って延伸形成した場合にも、伝熱面積増大によるモータ放熱効率の向上を図れる。また、複数の分割コア１２を円環状に締結するリング部材１４とその外周に配置されるケース部材２４との間の接触部に互いに嵌合する突条３２および溝部３４からなる伝熱部３０を形成しているので、これらの突条または溝部の形成によって分割コア１２において磁路となるヨーク部１６の断面積を減少させることはないから、ティース部１８の位置にかかわらず周方向全体にわたって多数形成することができるという利点もある。
【００４１】
なお、上記別実施形態において、互いに嵌合接触する突条３２および溝部３４は、ぞれぞれ、周方向に隙間無く隣接して形成されているように例示したが、これに限定されるものではなく、突条３２および溝部３４は周方向に沿った外周面からなる適当な間隔をあけて形成されてもよい。また、突条３２および溝部３４の各断面形状は、略三角形状に限定されるものではなく、互いに嵌合することで接触面積が増大すれば例えば半円状等の他の形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態である回転電機のステータコアの平面図である。
【図２】図１のステータコアの側面図である。
【図３】ステータコアを構成する１つの分割コアの拡大斜視図である。
【図４】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図５】ケース部材を内側から見た部分平面図である。
【図６】別の実施形態の回転電機におけるリング部材とケース部材との接触部を示す部分平面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１，２  回転電機、１０  ステータコア、１２  分割コア、１４  リング部材、１６  ヨーク部、１８  ティース部、２０  フランジ部、２１  絶縁シート、２２  コイル、２３  コイルエンド部、２４  ケース部材、２６  ロータ、２８  回転軸、２９  絶縁性樹脂モールディング、３０  伝熱部、３２  突条、３４  溝部、３６  ねじ止め部、Ｃ  中心軸。
【図１】
2010022171.tif 000003
【図２】
2010022171.tif 000004
【図３】
2010022171.tif 000005
【図４】
2010022171.tif 000006
【図５】
2010022171.tif 000007
【図６】
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